{"id":39053,"date":"2019-10-31T22:27:36","date_gmt":"2019-10-31T19:27:36","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt\/"},"modified":"2019-10-31T22:27:36","modified_gmt":"2019-10-31T19:27:36","slug":"kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/da\/blog\/news\/kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt","title":{"rendered":"Hvordan belysning p\u00e5virker spildesign og spiloplevelse","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Hvordan
\n
\nI ventede p\u00e5 PS5 og Project Scarlett, der vil underst\u00f8tte ray tracing, t\u00e6nkte jeg over belysning i spil. Jeg fandt et materiale, hvor forfatteren forklarer, hvad lys er, hvordan det p\u00e5virker design, \u00e6ndrer gameplay, \u00e6stetik og oplevelse. Alt med eksempler og screenshots. Under spillet l\u00e6gger man ikke m\u00e6rke til dette med det samme.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Introduktion<\/h2>\n

\nBelysning er ikke kun n\u00f8dvendig for, at spilleren kan se scenen (selvom det er meget vigtigt). Lys p\u00e5virker f\u00f8lelser. Mange belysningsteknikker fra teater, film og arkitektur bruges til at forst\u00e6rke den f\u00f8lelsesm\u00e6ssige komponent. Hvorfor ikke l\u00e5ne disse principper til spildesignere? Forholdet mellem billedet og den f\u00f8lelsesm\u00e6ssige respons giver et andet kraftfuldt v\u00e6rkt\u00f8j, der hj\u00e6lper med at arbejde med karakteren, narrativet, lyden, spillmekanikkerne og s\u00e5 videre. Samtidig g\u00f8r interaktionen mellem lys og overflade det muligt at p\u00e5virke lysstyrke, farve, kontrast, skygger og andre effekter. Alt dette udg\u00f8r en base, som hver designer b\u00f8r mestre.<\/p>\n

Form\u00e5let med dette materiale er at bestemme, hvordan belysningsdesign p\u00e5virker spil\u00e6stetik og brugeroplevelse. Vi vil unders\u00f8ge lysets natur og hvordan det anvendes i andre kunstformer for at analysere dets rolle i videospil.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\"Svanes\u00f8en\", Alexander Ekman<\/i><\/p>\n

I \u2014 Lysets natur<\/h2>\n

\n\"Rum, lys og orden. Det er de ting, som mennesker har brug for lige s\u00e5 meget som de har brug for et stykke br\u00f8d eller et tag over hovedet\", \u2014 Le Corbusier.<\/p>\n

Naturligt lys guider og f\u00f8lger os fra f\u00f8dslen. Det er n\u00f8dvendigt og etablerer vores naturlige rytme. Lys kontrollerer processerne i vores krop og p\u00e5virker de biologiske urer. Lad os unders\u00f8ge, hvad lysflow, lysintensitet, farve og fokuspunkter er. Og s\u00e5 vil vi forst\u00e5, hvad lys best\u00e5r af, og hvordan det opf\u00f8rer sig.<\/p>\n

1 \u2014 Hvad menneskets \u00f8je ser<\/h3>\n

\nLys er en del af det elektromagnetiske spektrum, der opfattes af \u00f8jet. P\u00e5 dette segment af b\u00f8lgel\u00e6ngder ligger det i omr\u00e5det fra 380 til 780 nm. I l\u00f8bet af dagen genkender vi farver takket v\u00e6re tappe, mens \u00f8jet om natten bruger stave, og vi ser kun nuancer af gr\u00e5.<\/p>\n

De grundl\u00e6ggende egenskaber ved synligt lys er retning, intensitet, frekvens og polarisering. Dets hastighed i vakuum er 300 000 000 m\/s, og det er en af de fundamentale fysiske konstanter.<\/p>\n

\"Hvordan
\nDet synlige elektromagnetiske spektrum<\/i><\/p>\n

2 \u2014 Retning af udbredelse<\/h3>\n

\nDer er ikke noget stof i vakuum, og lys bev\u00e6ger sig lige ud. Men det opf\u00f8rer sig forskelligt, n\u00e5r det m\u00f8der vand, luft og andre stoffer. N\u00e5r det kommer i kontakt med et stof, bliver en del af lyset absorberet og omdannet til varmeenergi. N\u00e5r lys rammer et gennemsigtigt materiale, bliver en del af det ogs\u00e5 absorberet, men resten passerer igennem. Lys reflekteres fra glatte objekter, s\u00e5som spejle. Hvis overfladen af objektet er uj\u00e6vn, spredes lyset.<\/p>\n

\"Hvordan\"Hvordan
\nRetning af lysudbredelse<\/i><\/p>\n

3 \u2014 Grundl\u00e6ggende egenskaber<\/h3>\n

\nLysflow. M\u00e6ngden af lys, der udsendes af en lyskilde.
\nM\u00e5leenhed: lm (lumen).<\/p>\n

\"Hvordan
\n
\nLysstyrke.<\/b> M\u00e6ngden af lys, der b\u00e6res i en bestemt retning.
\nM\u00e5leenhed: cd (candela).<\/p>\n

\"Hvordan
\n
\nBelysning. <\/b>M\u00e6ngden af lysflow, der rammer en overflade.
\nBelysning = lysflow (lm) \/ areal (m2).<\/p>\n

M\u00e5leenhed: lx (lux).<\/p>\n

\"Hvordan
\n
\nLysstyrke.<\/b> Det er den eneste grundl\u00e6ggende egenskab ved lys, som det menneskelige \u00f8je opfatter. P\u00e5 den ene side tager det h\u00f8jde for lysstyrken fra lyskilden, mens det p\u00e5 den anden side ogs\u00e5 p\u00e5virkes af overfladen, s\u00e5 det afh\u00e6nger i h\u00f8j grad af reflektionsgraden (af farve og overflade).
\nM\u00e5leenhed: cd\/m2.<\/p>\n

\"Hvordan
\n <\/p>\n

4 \u2014 Farvetemperatur<\/h3>\n

\nFarvetemperaturen m\u00e5les i Kelvin og viser farven p\u00e5 en bestemt lyskilde. Den britiske fysiker William Kelvin opvarmede et stykke kul. Det blev gl\u00f8dende og skiftede farver, der svarede til forskellige temperaturer. F\u00f8rst lyste kullet m\u00f8rker\u00f8dt, men efterh\u00e5nden som det blev varmet op, skiftede farven til klart gule. Ved maksimal temperatur blev det udsendte lys bl\u00e5-hvidt.<\/p>\n

\"Hvordan\"Hvordan
\nNaturligt lys, 24 timer, Simon Leahy<\/i><\/p>\n

II \u2014 Lysdesignsteknikker<\/h2>\n

\nI dette afsnit vil vi se p\u00e5 de lysm\u00f8nstre, der kan bruges til at p\u00e5virke udtrykskraften af indholdet\/visuelle elementer. For dette form\u00e5l vil vi bestemme ligheder og forskelle i belysningsteknikker, der er anvendt af kunstnere og lysdesignere.<\/p>\n

1 \u2014 Lys og skygge og tenebrism<\/h3>\n

\nLys og skygge er et af de koncepter, der h\u00f8rer til kunstteorien, som omhandler fordelingen af lysstyrker. Med dette kan man afspejle toneovergange for at formidle volumen og stemning. Georges de La Tour er kendt for sine v\u00e6rker med nattebelysning og scener oplyst af stearinlys. Ingen af hans forg\u00e6ngere arbejder med s\u00e5danne overgange s\u00e5 mesterligt. Lys og skygge spiller en v\u00e6sentlig rolle i hans arbejde og er en del af kompositionen i de mest forskellige og ofte alternative variationer. At studere de La Tours malerier hj\u00e6lper med at forst\u00e5 brugen af lys og dets egenskaber.<\/p>\n

\"Hvordan
\nGeorges de La Tour \"Den angrende Maria Magdalena\", 1638-1643.<\/i><\/p>\n

a \u2014 H\u00f8j kontrast<\/h4>\n

\nI dette maleri fremh\u00e6ves det lyse ansigt og t\u00f8j p\u00e5 den m\u00f8rke baggrund. Takket v\u00e6re den h\u00f8je kontrast i tonerne bliver seerens opm\u00e6rksomhed fokuseret p\u00e5 denne del af billedet. I virkeligheden ville der ikke have v\u00e6ret en s\u00e5dan kontrast. Afstanden mellem ansigtet og stearinlyset er st\u00f8rre end mellem stearinlyset og h\u00e6nderne. N\u00e5r man sammenligner med ansigtet, ser vi, at tonen og kontrasten p\u00e5 h\u00e6nderne er d\u00e6mpet. Georges de La Tour bruger forskellig kontrast for at tiltr\u00e6kke seerens opm\u00e6rksomhed.<\/p>\n

\"Hvordan
\n <\/p>\n

b \u2014 Kontur og lysrytme<\/h4>\n

\nP\u00e5 grund af den h\u00f8je toneforskel opst\u00e5r der konturer i nogle omr\u00e5der langs figurens kanter. Selv i de m\u00f8rke dele af maleriet kunne kunstneren lide at bruge forskellige toner for at understrege objektets gr\u00e6nser. Lyset er ikke koncentreret i \u00e9t omr\u00e5de; det glider nedad: fra ansigtet til f\u00f8dderne.<\/p>\n

\"Hvordan
\n<\/p>\n

c \u2014 Lyskilde<\/h4>\n

\nI de fleste af Georges de La Tours v\u00e6rker bruger han stearinlys eller lamper som lyskilder. P\u00e5 maleriet er der en br\u00e6ndende lys, men vi ved allerede, at lys og skygge her ikke afh\u00e6nger af det. Georges de La Tour har placeret ansigtet p\u00e5 en m\u00f8rk baggrund og sat et lys for at skabe en skarp overgang mellem tonerne. For at opn\u00e5 h\u00f8j kontrast st\u00e5r de lyse toner i kontrast til de m\u00f8rke, hvilket skaber en optimal effekt.<\/p>\n

\"Hvordan
\n<\/p>\n

d \u2014 Lys og skygge som sammens\u00e6tning af geometriske figurer<\/h4>\n

\nHvis vi forenkler lys og skygge i dette arbejde, ser vi de grundl\u00e6ggende geometriske figurer. Enheden af lyse og m\u00f8rke toner danner en simpel komposition. Den indirekte etablerer en f\u00f8lelse af rum, hvor placeringen af objekterne og figurerne viser forgrund og baggrund, hvilket skaber sp\u00e6nding og energi.<\/p>\n

\"Hvordan
\n<\/p>\n

2 \u2014 Grundl\u00e6ggende filmteknikker til belysning<\/h3>\n

<\/p>\n

2.1 \u2014 Tre-punkts belysning<\/h4>\n

\nEn af de mest popul\u00e6re og vellykkede m\u00e5der at belyse ethvert objekt p\u00e5 er tre-punkts belysning, en klassisk hollywoodsk skema. Denne teknik g\u00f8r det muligt at formidle objektets volumen.<\/p>\n

Hovedlys (Key Lighting)<\/b>
\nSom regel er dette det mest kraftfulde lys i hver scene. Det kan komme fra hvor som helst, dets kilde kan v\u00e6re fra siden eller bag objektet (Jeremy Birn \"Digital Lighting and Rendering\").<\/p>\n

\"Hvordan
\n
\nFyldlys (Fill Lighting)<\/b>
\nSom navnet antyder, bruges det til at \"fylde\" og fjerne de m\u00f8rke omr\u00e5der, som hovedlyset skaber. Fyldlyset er m\u00e6rkbart mindre intensivt og placeret i en vinkel til hovedkilden.<\/p>\n

\"Hvordan
\n
\nBaglys (Backlighting)<\/b>
\nDette bruges til at formidle scenens volumen. Det adskiller objektet fra baggrunden. Ligesom fyldlyset er baglyset mindre intensivt og d\u00e6kker en st\u00f8rre del af objektet.<\/p>\n

\"Hvordan
\n<\/p>\n

2.2 \u2014 Nedenfra<\/h4>\n

\nP\u00e5 grund af solens bev\u00e6gelse er vi vant til at se mennesker oplyst fra enhver vinkel, men sj\u00e6ldent nedefra. Denne metode ser meget us\u00e6dvanlig ud.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abFrankenstein\u00bb, James Whale, 1931<\/i><\/p>\n

2.3 \u2014 Bagfra<\/h4>\n

\nObjektet er placeret mellem lyskilden og seeren. Dette skaber en gl\u00f8d omkring objektet, mens de \u00f8vrige dele forbliver i skyggen.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abE.T. the Extra-Terrestrial\u00bb, Steven Spielberg, 1982<\/i><\/p>\n

2.4 \u2014 Fra siden<\/h4>\n

\nDenne belysning bruges til at belyse scenen fra siden. Den skaber en skarp kontrast, der viser teksturer og fremh\u00e6ver objektets konturer. Denne metode ligner skygge-lys teknikken.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abBlade Runner\u00bb, Ridley Scott, 1982<\/i><\/p>\n

2.5 \u2014 Praktisk belysning<\/h4>\n

\nDette er reel belysning i scenen, dvs. lamper, stearinlys, tv-sk\u00e6rme og andre. Denne ekstra lys kan bruges til at forst\u00e6rke intensiteten af belysningen.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abBarry Lyndon\u00bb, Stanley Kubrick, 1975<\/i><\/p>\n

2.6 \u2014 Reflekteret lys<\/h4>\n

\nLys fra en kraftig kilde spredes ved hj\u00e6lp af en reflektor eller en hvilken som helst overflade, s\u00e5som v\u00e6gge eller loft. P\u00e5 den m\u00e5de d\u00e6kker lyset et st\u00f8rre omr\u00e5de og falder mere j\u00e6vnt.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abThe Dark Knight Rises\u00bb, Christopher Nolan, 2012<\/i><\/p>\n

2.7 \u2014 H\u00e5rdt og bl\u00f8dt lys<\/h4>\n

\nDen prim\u00e6re forskel mellem h\u00e5rdt og bl\u00f8dt lys er st\u00f8rrelsen af lyskilden i forhold til objektet. Solen er den st\u00f8rste lyskilde i solsystemet. Men den er placeret 90 millioner kilometer v\u00e6k fra os, hvilket g\u00f8r den til en lille lyskilde. Den skaber h\u00e5rde skygger og dermed h\u00e5rdt lys. Hvis der optr\u00e6der skyer, bliver hele himlen en enorm lyskilde, og skyggerne bliver sv\u00e6rere at skelne. Dermed opst\u00e5r der bl\u00f8dt lys.<\/p>\n

\"Hvordan
\n3D-eksempler med LEGO, Joan Prada, 2017<\/i><\/p>\n

2.8 \u2014 High og low key<\/h4>\n

\nHigh key belysning bruges til at skabe meget lyse scener. Den er ofte t\u00e6t p\u00e5 overeksponering. Alle lyskilder er omtrent lig med kraft.
\nI mods\u00e6tning til high key belysning er low key-scenen meget m\u00f8rkere og kan have en kraftig lyskilde. Hovedfokus er p\u00e5 skyggerne snarere end lyset for at formidle en f\u00f8lelse af suspense eller dramatik.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abTHX 1138\u00bb, George Lucas, 1971<\/i><\/p>\n

2.9 \u2014 Motiveret belysning (Motivated Lighting)<\/h4>\n

\nDenne belysning efterligner naturligt lys \u2014 sollys, m\u00e5nelys, gadebelysning osv. Den bruges til at forst\u00e6rke praktisk belysning. Specifikke teknikker hj\u00e6lper med at g\u00f8re motiveret belysning naturlig, for eksempel filtre (gobo) til at skabe effekten af forh\u00e6ngte vinduer.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abDrive\u00bb, Nicolas Winding Refn, 2011<\/i><\/p>\n

2.10 \u2014 Udeligt lys<\/h4>\n

\nDet kan v\u00e6re sollys, m\u00e5nelys eller gadebelysning, der er synligt i scenen.<\/p>\n

\"Hvordan
\n\u00abStranger Things. S\u00e6son 3\u00bb, Duffer-br\u00f8drene, 2019<\/i><\/p>\n

III \u2014 Grundl\u00e6ggende rendering<\/h2>\n

\nLevel designere er opm\u00e6rksomme p\u00e5 lysets betydning og bruger det til at opn\u00e5 en bestemt opfattelse af scenen. For at fremh\u00e6ve niveauet og opn\u00e5 \u00f8nskede visuelle m\u00e5l skal de bestemme statiske lyskilder, deres spredningsvinkler og farver. De s\u00e6tter en bestemt atmosf\u00e6re og n\u00f8dvendigt udsyn. Men det er ikke s\u00e5 enkelt, da belysning afh\u00e6nger af tekniske specifikationer \u2014 for eksempel kraften i processoren. Derfor findes der to typer belysning: forudberegnet belysning og realtids rendering.<\/p>\n

1 \u2014 Forudberegnet belysning (Precomputed lighting)<\/h3>\n

\nDesignere bruger statisk belysning til at angive belysningskarakteristika for hver kilde \u2014 inklusive dens position, vinkel og farve. Generelt er det umuligt at implementere global belysning i realtid p\u00e5 grund af ydeevne. <\/p>\n

Forudberegnet statisk global belysning kan bruges i de fleste motorer, herunder Unreal Engine og Unity. Motoren 'bager' s\u00e5dan belysning i en s\u00e6rlig tekstur, kaldet et 'lyskort' (lightmap). Disse lightmaps opbevares sammen med andre map-filer, og motoren henviser til dem under rendering af scenen. <\/p>\n

\"Hvordan
\nDen samme scene: uden belysning (til venstre), kun med direkte belysning (i midten) og med indirekte global belysning (til h\u00f8jre). Illustration fra Unity Learn.<\/i><\/p>\n

Foruden lightmaps findes der skyggekort, som bruges til at skabe skygger. F\u00f8rst tegnes alt med hensyn til lyskilden \u2014 den skaber en skygge, der afspejler pixel dybden af scenen. Det resulterende kort af pixel dybde kaldes skyggekortet. Det indeholder information om afstanden mellem lyskilden og de n\u00e6rmeste objekter for hver pixel. Derefter udf\u00f8res rendering, hvor hver pixel p\u00e5 overfladen sammenlignes med skyggekortet. Hvis afstanden mellem pixel og lyskilde er st\u00f8rre end den, der er registreret i skyggekortet, s\u00e5 befinder pixel sig i skyggen.<\/p>\n

\"Hvordan
\nAlgoritmen til anvendelse af skyggekort. Illustration fra OpenGl-tutorial.<\/i><\/p>\n

2 \u2014 Rendering i realtid.<\/h3>\n

\nEn klassisk belysningsmodel for realtid kaldes Lambert-modellen (opkaldt efter den schweiziske matematiker Johann Heinrich Lambert). Ved rendering i realtid sender GPU'en typisk objekter \u00e9n ad gangen. Denne metode bruger objektets transformering (dens position, rotationsvinkel og skala) til at bestemme, hvilken af dets overflader der skal tegnes. <\/p>\n

I tilf\u00e6lde af Lambert-belysning udsender lys fra hvert punkt p\u00e5 overfladen i alle retninger. Nogle nuancer, s\u00e5som refleksioner, tages ikke i betragtning (artikel af Chandler Prall). For at scenen skal se mere realistisk ud, tilf\u00f8jes ekstra effekter til Lambert-modellen \u2014 som glimt, for eksempel.<\/p>\n

\"Hvordan
\nLambert-shading eksemplificeret p\u00e5 en sf\u00e6re. Illustration fra materialer af Peter Dyachikhin.<\/i><\/p>\n

De fleste moderne motorer (Unity, Unreal Engine, Frostbite og andre) bruger fysisk korrekt rendering (Physically Based Rendering, PBR) og shading (artikel af Lucas Orsvarn). PBR-shading tilbyder mere intuitive og brugervenlige m\u00e5der og parametre til at beskrive overfladen. I Unreal Engine har PBR-materialer f\u00f8lgende parametre:<\/p>\n